食品物性学原理

超临界萃取技术在食品中的应用食品科学指导老师：摘要：本文通过列举近几年超临界萃取技术超临界萃取技术(Supercriticalfluidextraction简称SCFE)在食品行业不同产品加工技术中的应用成果，综述了该技术的原理特点以及存在的问题，对比国内外SCFE的进展情况得出我国在这方面的研究与国际水平相比还有很大差距。并对SCFE在食品工业中的应用前景进行了展望。Abstract:inthispaper,theapplicationoffluidextractionSupercritical(SCFE)inthefoodindustryissummarized.Theprincipleandtheexistingproblemsofthetechnologyaresummarized,andthedevelopmentofSCFEinChinaandabroadiscomparedwiththeinternationallevel.AndtheapplicationofSCFEinfoodindustryisprospected.1超临近萃取技术简介1.1概念超临界萃取技术以超临界状态的流体作为溶剂，利用该状态下具有的高渗透及高溶解能力，萃取分离混合物质的一种新技术。【1】1.2超临界萃取技术的基本原理超临界萃取技术是以一定的介质（目前使用较多的是二氧化碳）作为萃取剂，当其处于临界温度与临界压力以上时，成为具有较好的流动、传质、传热和溶解性能的非凝缩性的高密度流体，在超临界状态下，其对压力和温度的变化表现出高度的敏感性。[2]超临界萃取技术正是利用了流体的这种特殊性质，在较高的压力之下，将物料溶解于流体当中，通过降低流体压力或升高流体溶液温度，使其密度下降，使得某些特定组分的溶解度降低而析出，从而实现分离目的。[3]1.3超临界萃取技术的特点超临界萃取技术在萃取和精制过程中，有很多优良特性：适用性广，能用于各种天然物料的萃取，如挥发油、维生素E、脂肪酸等；操作条件温和，能有效的保护各种有效成分不受热和氧气的破坏，适合于热敏性物质和天然成分的分离；工艺技术简单方便，萃取效率高，不产生污染，溶剂可回收使用，能源消耗小。[4]1.4超临近萃取技术的发展历程1943年出现最早的SCF专利是从石油中脱沥青。20纪70年代以后，SCF专利不断涌现，如植物油脱臭、咖啡豆脱除咖啡因等;到70年代末，美国和西德等国家已有一些SCF装置工业化，如西德的HAG公司年产20万t的咖啡豆脱除咖啡因等。日本在20世纪80年代初涉足该领域，但由于这一技术潜在的优势，起步虽晚，但发展迅速，目前在世界上有后来居上之势。我国着手进行SCF领域研究已有10余年的历史，国内以清华大学、北京化工大学、浙江大学等单位的几个重点实验室为首，除了在实际应用上做探索外，还对超临界流体萃取(SFE)的流体力学特性和传质性能进行了理论分析，并已取得了一定成绩。后来超临界流体萃取技术不仅仅局限于萃取过程，已迅速地扩展到分离、分析领域。尤其引人注目的是，超临界流体萃取可替代传统的广泛使用的索氏溶剂萃取的方法，可与气相、液相色谱联机进行在线分析。近二三十年来，随着科技进步和生活水平提高，人们对健康、环境有了新的认识，对食品、医药、化妆品等有关身心健康的产品及相关生产方法提出了更高标准和要求。超临界萃取技术即作为一种独特、高效、清洁的新型提取、分离手段[5-6]，在食品工业、精细化工、医药工业、还有环境等领域已展现出良好的应用前景，成为取代传统化学方法的首选。目前，世界各国都集中人力物力对超临界技术基础理论、萃取设备和工业应用等方面进行系统研究，并取得了长足进展。[7]2超临界萃取技术在食品工业中的应用2.1在油脂加工中的应用在油脂工业中，利用超临界二氧化碳萃取技术制取动植物油，从大宗普通食用油脂，如大豆油、菜籽油等，到小品种功能性油脂，如小麦胚芽油杏仁油、玉米胚芽油等，均有了一定程度的研究。在我国，大豆油和菜籽油等食用油的生产规模和工艺已比较成熟，而特种功能油脂由于其独特的生理活性使其具有良好的市场前景，很多生产研究单位致力于用超临界萃取技术得到高品质的特种功能性油脂产品。2.2超临界二氧化碳流体萃取蒜头果油蒜头果MalaniaoleiferaChunetS.LeeexS.Lee,又名山桐果，是我国特有的单种属植物〔9〕,现存蒜头果种群资源量已很少,仅自然分布于广西西部到云南东南部的狭窄区域〔10-11〕。有研究表明其是目前自然界中发现神经酸含量最高的植物。神经酸是一种长链不饱和脂肪酸,也是重要的香料原料,市场需求量巨大,但自然界中存量稀少,且其难于合成。因此,实现以蒜头果油为原料产业化生产神经酸具有非常重要的意义。采用超临界CO2流体萃取蒜头果油能够有效的保护此天然成分不被破坏，提取率高，条件温和。[12]2.3亚临界流体技术处理茶叶降低农残亚临界流体萃取技术（Sub-criticalfluidextractiontechnology)是一种以亚临界流体为溶媒提取目标组分的技术[13]。亚临界流体，也是一种压力液体，与超临界流体相比，具有相似特性和相同的利用方式[14].目前，亚临界流体萃取技术已在贵重植物油脂提取、中药材提取、羊毛清洗等行业中规模应用。[15]而亚临界流体萃取技术利用有机物相似相溶的原理，可以有效降低茶叶的农药残留，对茶叶质量安全具有十分重要的现实意义。[16]3超临界萃取技术存在的问题超临界萃取技术也存在着一定的缺陷和不足：操作压力大，对设备比如高压泵等的要求较高；设备一次性投资费用较高；萃取时间长；化合物在超临界二氧化碳中的溶解度和相平衡基础数据不足；实验室研究与实际的工业化规模生产存在着较大的距离。4超临界萃取技术的发展前景超临界萃取技术自诞生以来，便不断应用于食品、生物、医药等领域，展现出广阔的应用前景。[17]．超临界萃取技术优点之一就是可用多级分离，即选择性分离。一种天然原料可按不同的要求萃取出若干种不同的有效成分，并可按照不同用户的爱好再重新调配出适合用户需要的产品，因此具有极强的市场适应能力，实现了超临界萃取产品的高纯度，其产品成分为“全天然”，在食品、化妆品、医药、化工等工业中将以此优势取代现有的以传统方法得到的相应产品。参考文献[1]李丹，沈艾彬.超临界萃取技术在食品工业中的应用[J].宁夏农林科技，NingxiaJournalofAgri.andFores.Sci.&Tech,2013，54（01）：122-124.[2]赵春海.超临界流体萃取技术原理及应用研究简述[J].生命科学仪器,2006,4(12):33-35.[3]张榴萍,罗世龙.超临近萃取技术在油脂及其副产物加工中的应用[J].安徽农业科学学报,2015,43(27):248.[4]刘彩丽，张玉军.超临界萃取技术原理及应用研究简述[J].生命科学仪器，2006,4（10）；47-50.[5]WEＲNEＲH，HAUTHAL．Advanceswithsupercriticalfluids［J］.Cheosphre，2001，43:123-135．[6]MARRＲ,GAMSET.Useofsupercriticalfluidsfordifferentprocessesincludingnewdevelopmentsareview［J］.ChemicalEngineeringandProcessing，2000，39:19-28.[7]赵丹，尹洁.超临界流体萃取技术及其应用简介[J].安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sci．2014，42(15):4772.[8]THOMASHJB,BENOITG,THOMASK,edal.yieldandcompositionofgrapeseedoilsextractedbysuperiticalcarbondioxideandpetrolemether:Vartaleffects[J].JAgricFoodChemistry,2005,53(5):1799-1804.[9]丘华兴,林有润.中国植物志[M].第24卷.北京:科学出版社,1988:34.[10]梁月芳,吴曙光,黎向东.蒜头果的濒危原因研究[J].广西植物,2003,23(5):404-407.[11]谢伟东,陈建华,赖家业,等.蒜头果地理分布与水热关系分析[J].热带亚热带植物学报,2009,17(4):388-394.[12]罗爱勤，陈亮，王小妹等.超临界CO2流体萃取蒜头果油工艺研究[J].中华材，2015（38）：1295-1298.[13][1]刘平怀,时杰,沈世军.亚临界萃取法回收废弃虾蟹壳中虾青素[J].精细化工,2011,28（5):497-500.[14]MustapaAN,MananZA,MohdAziziCY,etal.Extractionofβ-carotenesfrompalmoilmesocarpusingsub-criticalR134a[J].FoodChemistry,2011,125（1):262-267.[15]ZhangSQ,ZhuJJ,WangCHZH.Novelhighpressureextractiontechnology[J].Internationaljournalofpharmaceutics,2004,278（2):471-474.[16]杨倩，祁鲲，朱新亮，等.亚临界流体萃取技术在茶叶降低菊酯类农残方面的应用[J].技术研究，2015（3）：31-36.[17]CLITTIORDAA.SCIseparationsscienceandtechnology,andfoodcommoditiesandingredientsgroupssupercfiticalfluids[J].JofChemTechandBiotech,1996,65(63):293-298.